Münster 1999 – wissenschaftliches Programm

Bereiche | Tage | Auswahl | Suche | Downloads | Hilfe

DS: Dünne Schichten

DS 11: Laserverfahren I

DS 11.1: Hauptvortrag

Montag, 22. März 1999, 16:45–17:30, H 55

Laser Nitrieren von Eisen und Stahl — •Peter Schaaf — II. Physikalisches Institut der Universität Göttingen

Die Bestrahlung von Metallen mit kurzen Pulsen (55 ns) eines Excimerlasers in stickstoffhaltiger Atmosphäre führt zu entscheidenden Veränderungen in deren Oberfläche, wenn die Laserbestrahlung ein Aufschmelzen der Oberfläche und eine Plasmabildung bewirkt. Die Tiefe der Modifikationen erstreckt sich bis zu einigen Mikrometern. Für Eisen und Stahl können neben der beträchtlichen Aufnahme von Stickstoff in die laserbestrahlte Oberfläche (Nitrieren) noch weitere überlagerte Effekte, wie Fall-out- und Kraterbildung, beobachtet werden [1]. Diese Effekte lassen sich nur durch eine Kombination von Messmethoden aufklären. Die Ergebnisse von Resonanter Kernreaktionsanalyse (RNRA), Mössbauer Spektroskopie (CEMS und CXMS), Rutherford Rückstreu Spektrometrie (RBS), Transmissions Elektronenmikroskopie (TEM), sowie Oberflächenprofilometrie ermöglichen eine sehr gute analytische Simulation des Sättigungsverhaltens der Stickstofftiefenprofile mit der Pulszahl [2]. Diese Stickstofftiefenprofile, die lateralen Stickstoffprofile und die weiteren Effekte können in Einklang mit ersten theoretischen Erklärungen gebracht werden. Der Einfluß der Laser-Energiedichte wird ebenso aufgezeigt, wie der des Materiales (Stahlsorte) oder des lateralen Laser-Intensitätsprofiles. Auch technisch wichtige Eigenschaften der Oberflächen, wie Korrosionsbeständigkeit und Verschleißbeständigkeit können erheblich verbessert werden, einhergehend mit einer Härtesteigerung (Mikrohärte).

[1] C. Illgner, P. Schaaf, K.-P. Lieb, R. Queitsch, J. Barnikel, J. Appl. Phys. 83 (1998) 2907-2914.

[2] P. Schaaf, F. Landry, K.-P. Lieb, Appl. Phys. Lett. (1999) in print.